《二維顆粒體系的力鏈網路結構及其巨觀動力學回響研究》是依託北京科技大學，由張國華擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：二維顆粒體系的力鏈網路結構及其巨觀動力學回響研究
- 依託單位：北京科技大學
- 項目負責人：張國華
- 項目類別：面上項目
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
顆粒物質是由大量離散固體顆粒組成的體系，廣泛存在於自然界中。在顆粒物質中，外載荷有選擇的沿著顆粒相互接觸形成的路徑（力鏈）傳遞，形成顆粒→力鏈網路→體系的多尺度結構。其中，力鏈網路是骨架，是確定顆粒物質力學性質的重要因素。目前，關於顆粒物質力鏈及其動力學演化方面的定量研究比較薄弱。本項目擬開展以下3方面研究：（1）利用光彈實驗和離散元模擬獲取二維顆粒系統力網路的信息，構建擾動前後應力改變數的空間關聯函式，量化力鏈及力網路的結構特徵，分析連續彈性介質模型的適用範圍；（2）構建體系的動力學回響函式，定量分析體系對各種外部擾動的回響，研究不同載入條件下顆粒系統動力學回響的演化規律；（3）建立不同載荷下體系中軟點與顆粒重排及應力變化量的關聯，探索力鏈網路演化的結構起源。顯然，本項目的研究將建立細觀結構演化與巨觀動力學的關聯，拓展人們對顆粒物質動力學的理解，並在指導工程實踐方面具有重要的套用價值。
結題摘要
顆粒物質是由大量離散固體顆粒組成的體系，廣泛存在於自然界中。在顆粒物質中，外載荷有選擇的沿著顆粒相互接觸形成的路徑（力鏈）傳遞，形成顆粒→力鏈網路→體系的多尺度結構。其中，顆粒體系的介觀結構（例如力鏈和軟區）是確定顆粒物質力學性質的重要因素。目前，關於顆粒物質介觀結構及其動力學演化方面的定量研究非常薄弱，本項重點目針對上述問題開展了以下3方面研究：（1）研究了顆粒體系力網路、接觸網路及其力學性質隨外部載荷的演化，對顆粒系統有序-無序轉變、剪下不穩定性等問題展開系統研究，發表相關論文5篇；（2）搭建了用於測量顆粒體系有效質量譜和體積回響譜的實驗裝置，研究了垂直脈衝激勵下外部載荷對有效質量譜及顆粒密度對顆粒體系體積回響譜的影響，發表了相關論文4篇；（3）搭建了一套用於測量顆粒體系聲學參數的聲學測試平台。利用該平台，本項目組測量了玻璃珠組成的顆粒介質樣品的橫波和縱波聲速，同時分析了剪下模量(G)與體積模量(B)的比值(G/B)隨壓強的變化規律，實驗驗證了低壓強下L玻璃態的存在，發表相關論文1篇。顯然，本項目的研究將有助於建立介觀結構演化與巨觀動力學的關聯，拓展人們對顆粒物質動力學的理解，並在指導工程實踐方面具有重要的套用價值。
